Kā kameru ražotāji kalibrē savus sensorus

Sensora kalibrēšanas nozīme

Sensora kalibrēšana ir būtiska, lai iegūtu nemainīgu un uzticamu attēla kvalitāti dažādās viena un tā paša modeļa kamerās. Ražošanas procesi var radīt atšķirības sensoru darbībā, tāpēc ir nepieciešama kalibrēšana, lai kompensētu šīs atšķirības. Tas garantē, ka katra kamera rada attēlus, kas atbilst ražotāja specifikācijām.

Kalibrēšanas procedūras galvenais mērķis ir attēlot sensora neapstrādātos datus standartizētā krāsu telpā. Šī standartizācija palīdz precīzi attēlot krāsas un toņus gala attēlā. Tas samazina individuālo sensoru īpašību radītās neatbilstības.

Galvenās kameras sensora kalibrēšanas darbības

Kalibrēšanas process parasti ietver vairākas galvenās darbības, no kurām katra ir paredzēta, lai risinātu konkrētus sensora darbības aspektus. Šīs darbības bieži ietver tumšās strāvas kalibrēšanu, pikseļu pastiprinājuma kalibrēšanu un krāsu kalibrēšanu. Katra no šīm darbībām ir būtiska, lai sasniegtu optimālu attēla kvalitāti.

• Tumšās strāvas kalibrēšana: šī darbība mēra sensora jaudu, ja nav gaismas. Šī izeja, kas pazīstama kā tumšā strāva, var atšķirties atkarībā no pikseļa un var radīt attēlā troksni. Kalibrēšana ietver tumšās strāvas vērtības atņemšanu no katra pikseļa izejas, lai novērstu šo troksni.
• Pikseļu pastiprinājuma kalibrēšana: pikseļu pastiprinājums attiecas uz katra pikseļa jutību pret gaismu. Pikseļu palielinājuma izmaiņas var radīt nevienmērīgu attēla spilgtumu. Kalibrēšana ietver katra pikseļa pastiprinājuma pielāgošanu, lai nodrošinātu vienmērīgu jutību.
• Krāsu kalibrēšana: šī darbība nodrošina, ka sensors precīzi uztver krāsas. Tas ietver sensora krāsu reakcijas kartēšanu standarta krāsu telpā, piemēram, sRGB vai Adobe RGB. Šī kartēšana izlabo visas krāsu neprecizitātes, ko izraisa sensora spektrālā jutība.
• Baltā balansa kalibrēšana: Baltā balansa kalibrēšana nodrošina, ka baltie objekti gala attēlā izskatās balti neatkarīgi no gaismas avota krāsu temperatūras. Tas ietver sarkanās, zaļās un zilās krāsas kanālu relatīvā pieauguma pielāgošanu.
• Objektīva ēnojuma korekcija: objektīva ēnojums attiecas uz spilgtuma samazināšanos attēla malu virzienā, ko izraisa objektīvs. Kalibrēšana ietver korekcijas koeficienta piemērošanu katram pikselim, lai kompensētu šo kritumu.

Detalizēta tumšās strāvas kalibrēšana

Tumšās strāvas kalibrēšana ir būtisks solis attēlu trokšņu samazināšanai. Tas risina jautājumu par elektronu uzkrāšanos sensora pikseļos pat tad, ja nav gaismas. Šī uzkrāšanās rada bāzes signālu, kas jāņem vērā.

Process ietver attēlu uzņemšanu ar uzliktu objektīva vāciņu, nodrošinot pilnīgu tumsu. Pēc tam šie “tumšie kadri” tiek analizēti, lai noteiktu katra pikseļa tumšās strāvas līmeni. Šī vērtība tiek atņemta no nākamajiem attēliem, lai noņemtu tumšo pašreizējo troksni.

Uzlabotās metodes var ņemt vērā arī tumšās strāvas atkarību no temperatūras. Augstākas temperatūras parasti palielina tumšo strāvu, tāpēc precīzai kalibrēšanai var būt nepieciešama temperatūras kompensācija.

Pikseļu pastiprinājuma kalibrēšanas skaidrojums

Pikseļu pastiprinājuma kalibrēšana attiecas uz jutības atšķirībām starp atsevišķiem pikseļiem. Šīs atšķirības var rasties ražošanas nepilnību vai nelielu pikseļu shēmu atšķirību dēļ. Bez kalibrēšanas šīs atšķirības izpaustos kā nevienmērīgs attēla spilgtums.

Kalibrēšanas process ietver sensora apgaismošanu ar vienmērīgu gaismas avotu. Pēc tam tiek mērīta katra pikseļa izvade un tiek aprēķināts pastiprinājuma koeficients, lai normalizētu pikseļa reakciju. Tas nodrošina, ka visi pikseļi vienādi reaģē uz vienādu gaismas daudzumu.

Šis solis ir ļoti svarīgs, lai iegūtu vienmērīgu un vienmērīgu attēlu. Tas samazina fiksēta modeļa trokšņus, kas var būt īpaši pamanāmi vāja apgaismojuma apstākļos.

Krāsu kalibrēšanas izpratne

Krāsu kalibrēšana, iespējams, ir vissarežģītākais sensora kalibrēšanas aspekts. Tas ietver sensora krāsu reakcijas kartēšanu standartizētā krāsu telpā. Šī kartēšana izlabo visas krāsu neprecizitātes, ko izraisa sensora spektrālā jutība.

Sensori neuztver krāsas tāpat kā cilvēka acs. Viņiem ir atšķirīga spektrālā jutība, kas nozīmē, ka tie atšķirīgi reaģē uz dažādiem gaismas viļņu garumiem. Šīs atšķirības var izraisīt krāsu atveidi un neprecīzu krāsu atveidi.

Kalibrēšanas process parasti ietver krāsu diagrammas attēlu uzņemšanu ar zināmām krāsu vērtībām. Pēc tam sensora reakcija uz šīm krāsām tiek salīdzināta ar zināmajām vērtībām un tiek aprēķināta krāsu korekcijas matrica. Šī matrica tiek lietota nākamajiem attēliem, lai labotu krāsu neprecizitātes.

Baltā balansa kalibrēšanas process

Baltā balansa kalibrēšana ir būtiska, lai nodrošinātu, ka baltie objekti dažādos apgaismojuma apstākļos izskatās balti. Dažādiem gaismas avotiem ir atšķirīga krāsu temperatūra, kas var ietekmēt attēla krāsu līdzsvaru.

Kalibrēšanas process ietver sarkanās, zaļās un zilās krāsas kanālu relatīvā pastiprinājuma pielāgošanu. Šis regulējums kompensē gaismas avota krāsu temperatūru, nodrošinot, ka baltie objekti izskatās neitrāli.

Daudzas kameras piedāvā automātiskus baltā balansa iestatījumus, kas mēģina automātiski noteikt gaismas avota krāsu temperatūru. Tomēr precīzākai kontrolei ir pieejami arī manuāli baltā balansa iestatījumi.

Lēcu ēnojumu korekcijas metodes

Objektīva ēnojums, kas pazīstams arī kā vinjete, ir parādība, kad attēla spilgtums samazinās virzienā uz malām. To izraisa objektīvs, kas bloķē dažus gaismas starus, kas citādi sasniegtu sensoru.

Kalibrēšana ietver korekcijas koeficienta piemērošanu katram pikselim, lai kompensētu šo kritumu. Šo korekcijas koeficientu parasti nosaka, uzņemot vienota gaismas avota attēlu un izmērot spilgtumu dažādos attēla punktos.

Objektīva ēnojuma korekcija var ievērojami uzlabot kopējo attēla kvalitāti, īpaši platleņķa objektīvos, kur efekts ir izteiktāks.

Kalibrēšanā izmantotie instrumenti un aprīkojums

Kameru ražotāji izmanto specializētus instrumentus un aprīkojumu, lai veiktu sensoru kalibrēšanu. Šie instrumenti nodrošina precizitāti un konsekvenci visā kalibrēšanas procesā.

Šie rīki ietver:

• Vienoti gaismas avoti pikseļu palielināšanai un objektīva ēnojumu kalibrēšanai.
• Krāsu diagrammas krāsu kalibrēšanai.
• Precīzas mērīšanas ierīces precīzai sensora izejas mērīšanai.
• Specializēta programmatūra datu analīzei un korekcijas koeficientu ģenerēšanai.

Šo rīku kombinācija ļauj ražotājiem precīzi noregulēt sensora veiktspēju un sasniegt optimālu attēla kvalitāti.

Programmatūras loma kalibrēšanā

Programmatūrai ir izšķiroša nozīme sensora kalibrēšanas procesā. To izmanto, lai analizētu no sensora savāktos datus, ģenerētu korekcijas koeficientus un piemērotu šos faktorus attēlu apstrādes konveijeram.

Kalibrēšanas programmatūrā bieži ir iekļauti uzlaboti algoritmi trokšņu samazināšanai, krāsu korekcijai un objektīva ēnojumu korekcijai. Šie algoritmi ir izstrādāti, lai optimizētu attēla kvalitāti un samazinātu artefaktus.

Programmatūra nodrošina arī rīkus, lai uzraudzītu kalibrēšanas procesu un nodrošinātu tā atbilstību nepieciešamajām specifikācijām.

Kvalitātes kontroles nodrošināšana

Kvalitātes kontrole ir neatņemama kameras ražošanas procesa sastāvdaļa. Tas nodrošina, ka katra kamera atbilst nepieciešamajiem veiktspējas standartiem un nodrošina nemainīgu attēla kvalitāti.

Pēc kalibrēšanas katrai kamerai tiek veikta virkne testu, lai pārbaudītu tās veiktspēju. Šie testi var ietvert krāsu precizitātes, trokšņu līmeņa un dinamiskā diapazona mērīšanu.

Kameras, kas neatbilst nepieciešamajiem standartiem, tiek atkārtoti kalibrētas vai noraidītas. Šis stingrais kvalitātes kontroles process nodrošina, ka tirgū nonāk tikai augstas kvalitātes kameras.